專利名稱：添加金屬氧化物的聚四氟乙烯/纖維復合材料制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種添加金屬氧化物的聚四氟乙烯/纖維復合材料制備方法。
背景技術(shù)：
聚四氟乙烯(PTFE)具有優(yōu)異的自潤滑性能和低的摩擦系數(shù)，但由于PTFE的表面能極低，形成的轉(zhuǎn)移膜在偶件上的附著能力較差，導致嚴重磨損。目前人們對PTFE磨損性能的改性進行了廣泛的研究，主要有PTFE內(nèi)填充纖維、無機粉末和有機高分子填料進行改性。加入填料，除了提高PTFE的耐磨性能以外，還可以提高其硬度和剛度，使制品具有良好的抗蠕變性和尺寸穩(wěn)定性。近年來，稀土化合物應用于潤滑材料的研究逐漸受到重視。Jost指出LaF能使涂層的磨損壽命提高2～4倍，使?jié)櫥呢摵沙休d能力提高10％～100％。陳波水等的研究也表明，許多油溶性的稀土化合物具有優(yōu)異的抗磨減摩性能，展示了稀土化合物作為潤滑添加劑在摩擦學領域誘人的應用前景。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明專利主要是針對聚四氟乙烯/纖維復合材料體系。在聚四氟乙烯中加入炭纖維(CF)、玻璃纖維(GF)或混雜纖維后，由于纖維與聚四氟乙烯的相容性較差，導致復合材料的力學性能和摩擦磨損性能下降，加入一定量的稀土金屬氧化物如氧化釤后，可改善纖維與PTFE基體的界面結(jié)合，尤其對改善復合材料的摩擦系數(shù)尤為顯著，可以得到性能較為優(yōu)良的耐磨材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的制備方法是在聚四氟乙烯中添加一定量的纖維復合材料和一定量的稀土金屬氧化物；經(jīng)共混、冷壓、燒結(jié)成型制備聚四氟乙烯/纖維復合材料。
上述方法中在聚四氟乙烯中加入5～25％(wt％)的炭纖維和0.5～2％(wt％)的氧化釤。
上述方法中在聚四氟乙烯中加入5～25％(wt％)的玻璃纖維和0.5～2％(wt％)的氧化釤。
上述方法中在聚四氟乙烯中加入5～25％(wt％)的混雜炭纖維及玻璃纖維和0.5～2％(wt％)的氧化釤。
上述聚四氟乙烯/纖維復合材料在高速混合機中混合10min，用60目篩網(wǎng)過篩，然后將混合的物料倒入模具壓縮腔內(nèi)，置于壓力機上進行冷壓成型；冷壓成型壓力為50MPa，保壓時間10min，然后脫模取出得到聚四氟乙烯/纖維復合材料預制品，再將預制品燒結(jié)成型，燒結(jié)的溫度控制分為四個階段第一階段，從室溫開始用6h的時間緩慢升溫至330℃后再保溫1h；第二階段，用1.5h從330℃至375℃，隨后保溫3小時；第三階段，用2h從375℃降至320℃，再保溫1h；第四階段，用1.5小時使溫度由320℃降到260℃，然后再自然冷卻到室溫得到聚四氟乙烯/纖維復合材料。
發(fā)明效果添加了氧化釤的聚四氟乙烯/纖維復合材料在拉伸強度、彎曲強度以及硬度和摩擦系數(shù)和磨痕寬度等性能上明顯優(yōu)于未添加的聚四氟乙烯/纖維復合材料，其中摩擦系數(shù)下降顯著，添加了氧化釤后可使PTFE/CF、PTFE/GF、PTFE/CF/GF聚四氟乙烯/纖維復合材料的摩擦系數(shù)分別可下降達30％、45％和25％。
具體實施例方式
實施例1將5％CF、5％GF和5％CF/20％GF分別與0.5％Sm2O3和PTFE聚四氟乙烯粉料在高速混合機中混合10min，用60目篩網(wǎng)過篩，然后將混合的物料倒入模具壓縮腔內(nèi)，置于壓力機上進行冷壓成型。冷壓成型壓力為50MPa，保壓時間10min，然后脫模取出得到PTFE復合材料預制品，再將預制品燒結(jié)成型，燒結(jié)的溫度控制分為四個階段第一階段，從室溫開始用6h的時間緩慢升溫至330℃后再保溫1h；第二階段，用1.5h從330℃至375℃，隨后保溫3小時；第三階段，用2h從375℃降至320℃，再保溫1h；第四階段，用1.5小時使溫度由320℃降到260℃，然后再自然冷卻到室溫得到PTFE/纖維/Sm2O3復合材料。所得到的聚四氟乙烯/纖維復合材料坯件應表面光滑，無裂紋、無明顯變形。
實施例2將15％CF、15％GF和15％CF/10％GF分別與1％Sm2O3和PTFE聚四氟乙烯粉料在高速混合機中混合10min，用60目篩網(wǎng)過篩，然后將混合的物料倒入模具壓縮腔內(nèi)，置于壓力機上進行冷壓成型。冷壓成型壓力為50MPa，保壓時間10min，然后脫模取出得到PTFE復合材料預制品，再將預制品燒結(jié)成型，燒結(jié)的溫度控制分為四個階段第一階段，從室溫開始用6h的時間緩慢升溫至330℃后再保溫1h；第二階段，用1.5h從330℃至375℃，隨后保溫3小時；第三階段，用2h從375℃降至320℃，再保溫1h；第四階段，用1.5小時使溫度由320℃降到260℃，然后再自然冷卻到室溫得到PTFE/纖維/Sm2O3復合材料。所得到的聚四氟乙烯/纖維復合材料坯件應表面光滑，無裂紋、無明顯變形。
實施例3將25％CF、25％GF和10％CF/15％GF分別與2％Sm2O3和PTFE聚四氟乙烯粉料在高速混合機中混合10min，用60目篩網(wǎng)過篩，然后將混合的物料倒入模具壓縮腔內(nèi)，置于壓力機上進行冷壓成型。冷壓成型壓力為50MPa，保壓時間10min，然后脫模取出得到PTFE復合材料預制品，再將預制品燒結(jié)成型，燒結(jié)的溫度控制分為四個階段第一階段，從室溫開始用6h的時間緩慢升溫至330℃后再保溫1h；第二階段，用1.5h從330℃至375℃，隨后保溫3小時；第三階段，用2h從375℃降至320℃，再保溫1h；第四階段，用1.5小時使溫度由320℃降到260℃，然后再自然冷卻到室溫得到PTFE/纖維/Sm2O3復合材料。所得到的聚四氟乙烯/纖維復合材料坯件應表面光滑，無裂紋、無明顯變形。
權(quán)利要求
1.一種添加金屬氧化物的聚四氟乙烯/纖維復合材料制備方法，其特征在于該制備方法是在聚四氟乙烯中添加一定量的纖維復合材料和一定量的稀土金屬氧化物；經(jīng)共混、冷壓、燒結(jié)成型制備聚四氟乙烯/纖維復合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種添加金屬氧化物的聚四氟乙烯/纖維復合材料制備方法，其特征在于上述方法中在聚四氟乙烯中加入5～25％(wt％)的炭纖維和0.5～2％(wt％)的氧化釤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種添加金屬氧化物的聚四氟乙烯/纖維復合材料制備方法，其特征在于上述方法中在聚四氟乙烯中加入5～25％(wt％)的玻璃纖維和0.5～2％(wt％)的氧化釤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種添加金屬氧化物的聚四氟乙烯/纖維復合材料制備方法，其特征在于上述方法中在聚四氟乙烯中加入5～25％(wt％)的混雜炭纖維及玻璃纖維和0.5～2％(wt％)的氧化釤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種添加金屬氧化物的聚四氟乙烯/纖維復合材料制備方法，其特征在于上述聚四氟乙烯/纖維復合材料在高速混合機中混合10min，用60目篩網(wǎng)過篩，然后將混合的物料倒入模具壓縮腔內(nèi)，置于壓力機上進行冷壓成型；冷壓成型壓力為50MPa，保壓時間10min，然后脫模取出得到聚四氟乙烯/纖維復合材料預制品，再將預制品燒結(jié)成型，燒結(jié)的溫度控制分為四個階段第一階段，從室溫開始用6h的時間緩慢升溫至330℃后再保溫1h；第二階段，用1.5h從330℃至375℃，隨后保溫3小時；第三階段，用2h從375℃降至320℃，再保溫1h；第四階段，用1.5小時使溫度由320℃降到260℃，然后再自然冷卻到室溫得到聚四氟乙烯/纖維復合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種添加金屬氧化物的聚四氟乙烯/纖維復合材料制備方法，該制備方法是在PTFE/CF、PTFE/GF、PTFE/CF/GF聚四氟乙烯/纖維復合材料中添加稀土金屬氧化物，經(jīng)共混、冷壓、燒結(jié)成型制備聚四氟乙烯/纖維復合材料；添加了氧化釤的聚四氟乙烯/纖維復合材料在拉伸強度、彎曲強度以及硬度和摩擦系數(shù)和磨痕寬度等性能上明顯優(yōu)于未添加的聚四氟乙烯/纖維復合材料，其中摩擦系數(shù)下降顯著，添加了氧化釤后可使PTFE/CF、PTFE/GF、PTFE/CF/GF聚四氟乙烯/纖維復合材料的摩擦系數(shù)分別可下降達30％、45％和25％。
文檔編號B29K505/00GK1788988SQ20051012064
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者李紅 申請人:廣東工業(yè)大學